(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、
焦点を有し、頂部位置には孔を有する凹型リフレクター（８５、１３）にして、横断方向に拡散伝播する光を受け、長手方向に伝播するコリメート光を反射させる凹型リフレクターと、
該凹型リフレクター（８５）の焦点位置に配置した外側に拡開するリフレクター（７１）にして、長手方向に伝播するように案内される光を受け且つ横断方向に拡散伝播する光を凹型リフレクター（８５）に反射させるリフレクターと、
発光ダイオード（３５）の少なくとも１つから長手方向に広がって伝播する光を受け且つ長手方向に伝播するように案内される光を生成する光ガイド部分と、
を含み、
光ガイド部分が、凸型反射面（６５）と凹型反射面（４５）との間に形成され、
凸型反射面（６５）と凹型反射面（４５）とが、入れ子状態とした、連続し且つ同中心の断面を有し、
光ガイド部分が、凹型リフレクター（８５）の頂部位置の孔を貫いて伸延し、少なくとも１つの発光ダイオード（３５）が凹型リフレクター（８５）よりも外側に配置されるリヤコンビネーションランプ。
【請求項２】
凸型反射面（６５）及び凹型反射面（４５）の各断面が楕円形である請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項３】
凸型反射面（６５）及び凹型反射面（４５）の各断面が円形である請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項４】
凸型反射面（６５）及び凹型反射面（４５）が、入れ子状態とした２本のシリンダー（６１、４３）の隣り合う各面上に配置される請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項５】
凸型反射面（６５）及び凹型反射面（４５）が、入れ子状態とした２つの切頭円錐部分の隣り合う各面上に配置される請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項６】
凸型反射面（６５）が内側部材（６１）の外面上に配置され、凹型反射面（４５）が外側部材（４３）の内面上に配置され、
外側部材（４３）が、凹型リフレクター（８５）の外側に配置した近位端と、凹型リフレクター（８５）の内側に配置した遠位端とを有し、
外拡型リフレクター（７１）が、内側部材（６１）の、凹型リフレクター（８５）の内側に配置した遠位端と長手方向において隣り合う請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項７】
外拡型リフレクター（７１）が、内側部材（６１）の、凹型リフレクター（８５）の内側に配置した及び外側部材（４３）における各遠位端位置でのそれよりも大きい断面直径を有する請求項６のリヤコンビネーションランプ。
【請求項８】
少なくとも１つの発光ダイオード（３５）を取り付け且つ電動させる横断方向を向いた印刷回路基板（３１）を更に含み、
印刷回路基板（３１）が凹型リフレクター（８５）の外側に配置される請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項９】
凹型リフレクター（８５）が放物面形状を有する請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１０】
凹型リフレクター（１３）が長手方向に伝播するコリメート光の反射角を偏倚させる複数の小面（１９）を含み、
全小面（１９）による総合的な角偏倚により、長手方向に伝播するコリメート光が、出口方向に関して所定の角偏倚量で２次元的に分布される請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１１】
自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、
近位端と、近位端とは反対側の遠位端とを有する内側シリンダー（６１）にして、筒状の凸型反射面（６５）を含む内側シリンダーと、
内側シリンダー（６１）を包囲する外側シリンダー（４３）にして、凸型反射面（６５）と同中心で且つ相対する筒状の凹型反射面（４５）を含み、凸型反射面（６５）と凹型反射面（４５）とが横断方向の光伝搬部分を画定する外側シリンダー（４３）と、
内側シリンダー（６１）の近位端位置に配置した印刷回路基板（３１）と、
印刷回路基板（３１）上に実装した複数の発光ダイオード（３５）にして、印刷回路基板（３１）によって電動され、印刷回路基板（３１）から長手方向に離間する方向に光伝播部分内を伝播する光を発生させ得る発光ダイオードと、
内側シリンダー（６１）の遠位端位置で且つ光伝播部分に隣り合って配置した外拡型リフレクター（７１）にして、近位端から遠位端にかけて増大する断面直径を有し、光伝播部分内を長手方向に伝播する光を横断方向に反射させるリフレクター（７１）と、を含む
リヤコンビネーションランプ。
【請求項１２】
焦点を有し、その頂部位置には孔を有する凹型リフレクター（８５）を更に含み、内側シリンダー（６１）及び外側シリンダー（４３）が、該凹型リフレクター（８５）の孔を通して該凹型リフレクター（８５）内に挿通自在であり、
内側シリンダー（６１）及び外側シリンダー（４３）を凹型リフレクター（８５）に完全に挿通すると、外拡型リフレクター（７１）が凹型リフレクター（８５）の焦点位置に配置され、かくして、外拡型リフレクター（７１）で反射された光伝播部分からの光が凹型リフレクター（８５）によってコリメートされる請求項１１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１３】
内側シリンダー（６１）が印刷回路基板（３１）の孔（３３）を貫いて伸延される請求項１１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１４】
外拡型リフレクター（７１）が、凸型反射面（６５）及び凹型反射面（４５）の何れのそれよりも大きい断面直径を有する請求項１１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１５】
外側シリンダー（４３）が、凹型リフレクター（８５）の外側に配置した近位端と、凹型リフレクター（８５）の内側に配置した遠位端とを有し、外拡型リフレクター（７１）が、凸型反射面（６５）及び凹型反射面（４５）の、内側シリンダー（６１）及び外側シリンダー（４３）における何れの各遠位端位置でのそれよりも大きい断面直径を有する請求項１４のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１６】
自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、
印刷回路基板（３１）と、
印刷回路基板（３１）から離間する方向に伸延し、筒状の凸型反射面（６５）を含む内側シリンダー（６１）と、
内側シリンダー（６１）を包囲する外側シリンダー（４３）にして、筒状の凸型反射面（６５）と同心で且つ対面する筒状の凹型反射面（４５）を含み、凸型反射面（６５）と凹型反射面（４５）とが横方向の光伝播部分を画定する外側シリンダーと、
印刷回路基板（３１）上に実装した複数の発光ダイオード（３５）にして、印刷回路基板（３１）によって電動され得、印刷回路基板（３１）から離間する長手方向において光伝播部分内を伝播する光を発生し得る発光ダイオードと、
内側シリンダー（６１）の、印刷回路基板（３１）とは反対側の長手方向端部位置で且つ光伝播部分に隣り合って配置され、光伝播部分内を長手方向に伝播する光を横方向に反
射させるラッパ状のリフレクター（７１）と、
ラッパ状のリフレクター（７１）によって横方向に反射された光をコリメートし且つ長手方向に伝播させる凹型リフレクター（８５）にして、焦点を有し、その頂部位置には孔を有し、
凹型リフレクター（８５）からの、コリメートビームを伝送する透明カバー（１５）と、
を含み、
内側シリンダー（６１）及び外側シリンダー（４３）が凹型リフレクター（８５）の頂部位置の孔を貫いて伸延され、ラッパ状のリフレクター（７１）が凹型リフレクター（８５）の焦点位置に配置され、印刷回路基板（３１）が凹型リフレクター（８５）よりも外側に配置されるリヤコンビネーションランプ。
【請求項１７】
印刷回路基板（３１）が、凹型リフレクター（８５）から最も近い近位層（４１）と凹型リフレクター（８５）から最も遠い遠位層（２１）との間に層状態において挟持され且つ該印刷回路基板（３１）から離れる方向で前記遠位層を貫いて伸延する電気的コネクタ（３２）と、内側シリンダー（６１）が貫く孔（３３）とを含み、
層構造における近位層（４１）が、外側シリンダー（４３）に取り付けられ、該近位層（４１）が、印刷回路基板（３１）と凹型リフレクター（８５）との間に配置され、
層構造における遠位層（２１）が、近位層（４１）にシールされた電気的コネクタ（３２）の周囲のシール（２３）、を含み、内側シリンダー（６１）に取り付けられ、印刷回路基板（３１）上の発光ダイオード（３５）の発生する熱を消散させるヒートシンクを含む請求項１６のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１８】
印刷回路基板（３１）と、近位層（４１）と、遠位層（２１）とが全て、全体に矩形形状を有する請求項１７のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１９】
複数の発光ダイオード（３５）を印刷回路基板（３１）の孔（３３）の円周方向に沿って配置した請求項１７のリヤコンビネーションランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は２００８年５月２８日付で提出された、“Ｓｉｄｅ  ｅｎｔｒｙ  ＬＥＤ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌｅ  ｆｏｒ  ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  ｒｅａｒ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｌａｍｐ”と題する、ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする米国仮特許出願第６１／０５６，７３８号に対する、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張するものであり、パリ条約の優先権はここに明確に確保される。
本発明は、自動車の照明システム用のリヤコンビネーションランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、色々の機能を持つ電気照明（ライティング）が長年使用されており、そうした照明には、少し例を挙げると、前方照明（ヘッドランプ、補助ランプ）、被視認照明（前方の駐車灯、後方の尾灯）、信号照明（方向指示灯、ハザードランプ、ブレーキランプ、バックランプ）、室内照明（天井灯、計器灯）、がある。大抵または全ての自動車用照明では歴史的に白熱灯が使用されてきており、多様な寸法形状、ワット数、ソケット形式のものを入手可能である。
【０００３】
近年になり、自動車の照明用途の幾つかにおいて発光ダイオード（ＬＥＤ）が使われ始めた。ＬＥＤは白熱灯よりも低電力、長寿命、低発熱性なので自動車用として非常に適したものである。
ＬＥＤが光源として導入されて間もない頃は自動車メーカーは慎重な対応を取り、上述した全ての恩恵に対してはＬＥＤの採用を熱望しつつも、ソケットの付いた伝統的スタイルの光学的構成を伴う電球／ランプの、これまで蓄積してきた経験や知識を完全に棄て去ることには躊躇していた。その結果、近年では、旧来の白熱灯タイプの電球やフィクスチャの持つメカニカルな雰囲気を持ってはいるが、実際はＬＥＤを光源として使用する照明用サブシステムが幾つかある。
図１には代表的な自動車１が示され、前方ウィンカー２、ヘッドランプ３、フォグランプ４、サイドマーカー６、センターハイマウントストップランプ７、ナンバープレートランプ８、所謂“リヤコンビネーションランプ”９（ＲＣＬ）を含んでいる。これらの内のあるものまたは全ては、ヘッドランプクリーニングシステム５のようなアクセサリーを含み得るが、この点に関しては本明細書ではリヤコンビネーションランプ９について主に説明する。
【０００４】
各リヤコンビネーションランプ９は、テールランプ（マーカーランプとしてもよく知られる）、ストップランプ（ブレーキランプとしてもよく知られる）、ウィンカー、バックランプ、を含み、夫々のランプが、光源、反射及び又は合焦及び又はコリメート、即ち光軸合わせ及び又は拡散のための各光学的構成、機械的ハウジング、電気回路その他を有している。この点に関し、リヤコンビネーションランプ９のランプの内の１つまたは全てに対して、ある特定のランプの１つの様相または特徴が使用され得、随意的には、１つ以上の光源用の制御回路、または１つ以上の光源を保持する機械的ハウジングその他、のような１つ以上の機能が、各ランプ間で共有され得る。例えば、テールランプやストップランプの各機能を組み合わせて二重フィラメント構成の単一ランプ（電球）とした場合でも、各ランプのサブシステムは代表的には各自用の独立したランプを持っている。
ＬＥＤが自動車の外装照明システムに使い始められて以来、最近ではフィクスチャ内にＬＥＤをぴったりと一体化させる傾向が出てきている。例えばセンターハイマウントストップランプ７またはＣＨＳＭＬは、ＬＥＤモジュールをこの用途に適合させ易いことから現在では大抵この方式で構成される。ＬＥＤは長寿命なので、この方式は所要時間の観点からは好ましいものと言えるだろう。
【０００５】
換言すると、ハウジング、リフレクター、レンズカバー、及びそれらの間にある光学的要素を含むランプフィクスチャの形態を、ＬＥＤの周囲で最適化させるように設計するにはおそらく長い期間を要する。電気的接続部、ヒートシンク、コリメート、及び又は反射及び又は拡散用の各光学的構成は、本来従来の白熱球またはランプ用に設計したものをＬＥＤ光源用に変更するのではなくむしろ、おそらくは最初からＬＥＤに合わせて設計されているのである。
しかしながら、白熱灯用に開発し、長年使用してきた既存のリフレクターや電球ジオメトリーを含む馴れ親しんだ技術は、期間が短くて済むという意味では自動車メーカーの多くにとって好ましいものである。その結果、ＬＥＤを光源として使用しながら、光学的構成には従来型のランプ用のソケット開口や伝統的スタイルを用いたリヤコンビネーションランプシステムを開発したランプ製造業者もある。自動車メーカーにとってそうしたランプシステムは、その機械的様相が白熱灯を使用する旧来の確立されたシステムのそれと同じであることによる所要期間の短かさが魅力である。そうしたランプシステムの一例には、マサチューセッツ州ＤａｎｖｅｒｓのＯｓｒａｍ  Ｓｙｌｖａｎｉａ社より市販入手可能なＪＯＵＬＥ製品がある。
【０００６】
ＬＥＤ光源を使用するが旧来の白熱灯システムの機械的雰囲気を持つこうしたランプシステムにはこれまでに様々なデザインのものがあったが、何れも、組み立てにくいまたは損失が原因で光学的効率が低い、と言ったような幾つかの欠点がある。
２００６年１月３１日付で発行された米国特許第６，９９１，３５５号にはそうした既知の設計例の１つが開示される。この設計では印刷回路基板２０の１面に色々のＬＥＤ２２を取付け、他面にはヒートシンク２５を取り付けている。ＬＥＤ２２、印刷回路基板２０、ヒートシンク２５はその全てが、凹形のリフレクター５０の外側の、リフレクターのベース部（頂部）に隣り合う位置に位置付けられる。各ＬＥＤ２２からの光線は、リフレクター５０の頂部位置の孔を通してＬＥＤ２２から伸延する光ガイド３０を介して、リフレクター５０の内側に配向される。各光ガイド３０の、リフレクター５０の焦点位置には出口面を位置付け、かくして、ＬＥＤ２２からの放射光は光ガイド３０に入り、リフレクター５０の焦点位置で光ガイド３０を出、リフレクター５０で反射され、平行なコリメートビームとしてランプから照射される。湾曲した光ガイド３０ａを使用して、光ガイドの出口面を適宜に配向させ、光ガイドを出る光線を好適な方向に進ませ、好適な位置でリフレクター５０に当たらせるように設計する場合もある。別の設計例では、光ガイド３０を直線状とし、その中間に、光ガイドを出る光線をリフレクター５０上に適宜に配向する中間リフレクター２６を使用する。
【０００７】
前記米国特許第６，９９１，３５５号の場合、光ガイド３０が損失源となり得る。代表的な光ガイドはプラスチックまたはガラス製の大きな円筒状ロッドで作られ、全ての表面は円滑化され、または成型部品として可能な限りにおいて円滑化される。光ガイドを研磨する追加工程が含まれ得るが、そうした工程は光ガイドの、従ってランプユニット全体にとって所望されざるコスト増をもたらし得る。
光ガイドの長手方向の各表面は入口面及び出口面となっているが何れも損失をもたらし得る。例えば、各表面をコーティングしないと、ロッド部分と空気との間の屈折率の差から、各表面について約４％の反射損失が生じる。この長手方向の各表面に無反射コーティングを被着させればそうした反射損失を低減させ得るが、これも光ガイド、従ってランプユニット全体に所望されざるコスト増をもたらす。更には、長手方向の各表面位置での散乱による損失増も生じ得る。散乱による損失量は長手方向の各表面を比較的円滑化することによって低減させ得るが、散乱による損失を無くすのは実際上困難である。
光ガイドの横方向面は、光ガイドの内側に沿って伝播する光が全反射して外側面から離れるよう、代表的には未コーティングのままとされる。横方向面に沿った表面粗さ、汚染、その他の欠陥部によって散乱損失が生じ得る。長手方向の各表面での散乱損失と同様、横方向面における散乱損失を取り除くのも困難である。
従って、ＬＥＤを光源として用い、ランプの後方から挿通され、光学的損失や光ガイドに伴うコスト増を排除するリヤコンビネーションランプが提供されれば有益である。
本発明は自動車のランプシステムを指向するものであることから、先ず幾つかの用語について説明する。
【０００８】
自動車のコーナー位置のライティングシステムを構成する各部品は“ライトセット”として知られている。建物においてこの“ライトセット”に相当するものはフィクスチャである。ライトセットは代表的には、プラスチック製の構造部またはハウジング、１つ以上のリフレクター、ある場合においてはレンズ光学系、通常は自動車の外観スタイルにフィットされ、黄色や赤の色分け部分をしばしば有するレンズカバー、を含み、ハウジングには、通常は後方にあってランプ付きソケット（米国では一般には“電球”と称する）を受けるソケット開口、通気手段、ある場合における前方照明、調節手段、が含まれる。
一般に、ＬＥＤベースのライティングモジュールには４つの主要要素、即ち、（１）実際のＬＥＤチップまたはダイ、（２）ＬＥＤチップから発生する熱を消散させるヒートシンクまたは熱管理構造、（３）ＬＥＤチップ駆動用回路、（４）ＬＥＤチップから照射される光を受け、受けた光を視認者に配向する光学系、がある。これら４つの要素は各特定モジュール用に始めからデザインし直す必要はなく、むしろ、既知の１つ以上の要素を特定のライティングモジュールで使用できる。以下に、ここで説明するＬＥＤベースのライティングモジュールと共に使用できるそうした既知の要素の幾つかを説明する。
【０００９】
ここに参照することによりその全てが本明細書に含まれるものとする“Ｄｒｉｖｅｒ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｏｒ  ＬＥＤ  ｖｅｈｉｃｌｅ  ｌａｍｐ”と題する米国特許７，０４２，１６５号には、ＬＥＤベースのライティングモジュール用の既知のドライブ回路が開示される。この米国特許では、発光ダイオード（ＬＥＤ）配列体用の自動車ランプ第１ドライブ回路と、直列の一連の４つのＬＥＤからなる第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列とが開示され、第１ＬＥＤドライブ回路が第１ＬＥＤ列をドライブし、第２ＬＥＤドライブ回路が第２ＬＥＤ列をドライブする。ストップランプ動作モードでは第１及び第２の各ＬＥＤ列への電流が、各ＬＥＤ列と直列のＬＥＤドライバによって制御される。テールランプ動作モードでは電流は直列に接続したダイオード及び抵抗器を介して一方のＬＥＤ列にだけ送られる。入力電圧が低下すると各ＬＥＤ列のＬＥＤの１つを短絡させるスイッチング回路がＬＥＤ列を操作する。自動車ランプ第２ドライブ回路は、制御スイッチと直列された第１及び第２の各ＬＥＤ列を含み、各ＬＥＤ列における電流合計量を制御してスイッチングノイズを減らすよう、電流変動率を一定に維持するフィードバック回路を有している。この米国特許に開示されるドライブ回路は、ここで説明するライティングモジュール用のＬＥＤチップを駆動するために直接使用され、または容易に改変され得るものである。
【００１０】
ここに参照することによりその全てが本明細書に含まれるものとする“ＬＥＤ  ｂｕｌｂ”と題する米国特許第７，１１０，６５６号には、ＬＥＤベースのライティングモジュール用の、相補構造のソケット及び電気的コネクタの機械的構造が開示される。この米国特許では、ＬＥＤ光源はベース部を有するハウジングを有し、このベースからは、長手方向軸線の周囲に列を成す状態で中空コアが突出される。ベース部の、中空コアの一方の端部位置には、印刷回路基板が位置決めされ、この印刷回路基板にはその中心の周囲に複数のＬＥＤが作動上固定される。この発明の好ましい実施例では、中空コアは管状であり、印刷回路基板は円形である。好ましい実施例における光ガイドは図２及び図４ａに示すようなコップ状の胴部を有し、胴部は所定厚さ“Ｔ”の壁を有する。光ガイドは中空コア内に位置決めされ、複数のＬＥＤと作動上関連する第１端部と、中空コアを越えて突出する第２端部とを有する。所定厚さ“Ｔ”は、少なくとも、この実施例で使用するＬＥＤの放射領域を包囲するに充分な厚さである。この米国特許で開示される相補形状のソケット及び電気的コネクタの機械的構造は、ここで説明する光モジュール用に直接使用されまたは容易に改変され得る。
【００１１】
ここに参照することによりその全てが本明細書に含まれるものとする“Ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ  ｂｕｌｂ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｔｅｎｓｉｏｎ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ”と題する米国特許第７，０７５，２２４号には、ＬＥＤベースのライティングモジュール用の、相補形状のソケット及び電気的コネクタの別の機械的構造が開示される。この米国特許では、ＬＥＤ光源（１０）は、中空コア（１６）が突出するベース部（１４）を有するハウジング（１２）を含み、中空コア（１６）が実質的に切頭円錐形状を有している。中空コア（１６）内の中心位置には中実の銅で形成した中央熱導体（１７）が位置付けられる。この中央熱導体（１７）の一端には第１印刷回路基板（１８）が連結され、反対側の第２端には第２印刷回路基板（２０）が連結される。第２印刷回路基板（２０）は、作動上この第２印刷回路基板に固定した少なくとも１つのＬＥＤ（２４）を有する。複数の導電体（２６）が、第２印刷回路基板（２０）上に形成した電気トレースと接触する近位端（２８）と、第１印刷回路基板（１８）の電気トレースと接触する遠位端（３０）とを有する。各導電体（２６）はその内部に形成した張力緩和装置（２７）を有し、この張力緩和装置が組み立て時に軸方向に圧縮される。第２印刷回路基板（２０）にキャップ（３２）が嵌合され、ベース部にはヒートシンク（３４）が取り付けられ且つ第１印刷回路基板と接触される。先の米国特許第７，１１０，６５６号の場合のように、この米国特許第７，０７５，２２４号に開示される相補形状のソケット及び電気的コネクタの機械的構造は、ここで開示するライティングモジュール用に直接使用され得または容易に改変され得る。
【００１２】
ここに参照することによりその全てが本明細書に含まれるものとする、“Ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ  ＬＥＤ  ｂｕｌｂ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ  ｌｅｎｓ  ｏｐｔｉｃ”と題する米国特許第６，６３７，９２１号には、ＬＥＤから回路基板と直交方向に放射される光を受け、受けた光を全て回路基板と略平行な数多くの方向に反射する反射光学系が開示される。この米国特許に開示される光学系は、その先端をＬＥＤチップに向けた逆切頭円錐形状を有し得る。切頭円錐形状は連続的なものであり得、または切頭円錐形状に近似させた個別の小面を有し得る。反射光学系は単独のＬＥＤチップと共に使用され得、または、切頭円錐の先端の周囲に配置した多数のＬＥＤチップと共に使用され得る。この米国特許に開示される反射光学系はＬＥＤベースのライティングモジュールと共に使用され得、また、ＬＥＤチップと、ＬＥＤの光を視認者に配向するリフレクターとの間の光路内に配置され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国仮特許出願第６１／０５６，７３８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９９１，３５５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６３７，９２１号明細書
【特許文献４】米国特許第３，７００，８８３号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７０４，６６１号明細書
【特許文献６】米国特許第５，４０６，４６４号明細書
【特許文献７】米国特許第７，０４２，１６５号明細書
【特許文献８】米国特許第７，１１０，６５６号明細書
【特許文献９】米国特許第７，０７５，２２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の問題を解決する自動車のリヤコンビネーションランプ用の後部取付け型発光ダイオードモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、焦点を有し、頂部位置には孔を有する凹形リフレクター（８５、１３）にして、横方向に拡散伝播する光を受け、コリメートされた、長手方向に伝播する光線を反射させる凹型リフレクターと、この凹型リフレクター（８５）の焦点位置に配置した外側に拡開するリフレクター（７５）にして、長手方向に伝播するガイド光を受け且つ横方向に広がって伝播する光を凹型リフレクター（８５）に反射させるリフレクターと、発光ダイオード（３５）の少なくとも１つから長手方向に広がって伝播する光を受け且つ長手方向に伝播するガイド光を生成する光ガイド部分と、を含むリヤコンビネーションランプが提供される。光ガイド部分は凸型反射面（６５）と凹型反射面（４５）との間に形成され、凸型反射面（６５）と凹型反射面（４５）とは、入れ子状態とした、連続し且つ同中心の断面を有し、光ガイド部分は凹型リフレクター（８５）の頂部位置の孔を貫いて伸延し、少なくとも１つの発光ダイオード（３５）はこの凹型リフレクター（８５）よりも外側に配置される。
【００１６】
他の実施例によれば、自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、近位端と、近位端とは反対側の遠位端とを有する内側シリンダー（６１）にして、筒状の凸型反射面（６５）を含む内側シリンダーと、内側シリンダー（６１）を包囲する外側シリンダー（４３）にして、凸型反射面（６５）と同心で且つ相対する筒状の凹型反射面（４５）を含み、凸型反射面（６５）と凹型反射面（４５）とが横方向の光伝搬部分を画定する外側シリンダー（４３）と、内側シリンダー（６１）の近位端位置に配置した印刷回路基板（３１）と、印刷回路基板（３１）上に実装した複数の発光ダイオード（３５）にして、印刷回路基板（３１）から長手方向に離間する方向に光伝播部分内を伝播する光を発生させ得る発光ダイオードと、内側シリンダー（６１）の遠位端位置で且つ光伝播部分に隣り合って配置した外拡型リフレクター（７１）にして、近位端から遠位端にかけて増大する断面直径を有し、光伝播部分内を長手方向に伝播する光を横方向に反射させるリフレクター（７１）と、を含むリヤコンビネーションランプが提供される。
【００１７】
更に他の実施例によれば、自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、印刷回路基板（３１）と、印刷回路基板（３１）から離間する方向に伸延し、筒状の凸型反射面（６５）を含む内側シリンダー（６１）と、内側シリンダー（６１）を包囲する外側シリンダー（４３）にして、筒状の凸型反射面（６５）と同心で且つ対面する筒状の凹型反射面（４５）を含み、凸型反射面（６５）と凹型反射面（４５）とが横方向の光伝播部分を画定する外側シリンダーと、印刷回路基板（３１）上に実装した複数の発光ダイオード（３５）にして、印刷回路基板（３１）によって電動され得、印刷回路基板（３１）から離間する長手方向において光伝播部分内を伝播する光を発生し得る発光ダイオードと、内側シリンダー（６１）の、印刷回路基板（３１）とは反対側の長手方向端部位置で且つ光伝播部分に隣り合って配置され、光伝播部分内を長手方向に伝播する光を横方向に反射させるラッパ状のリフレクター（７１）と、ラッパ状のリフレクター（７１）によって横方向に反射された光を平行なコリメートビームとし且つ長手方向に伝播させる凹型リフレクター（８５）にして、焦点を有し、その頂部位置には孔を有するリフレクターと、凹型リフレクター（８５）からのコリメートビームを伝送する透明カバー（１５）と、を含むリヤコンビネーションランプが提供される。前記内側シリンダー（６１）と外側シリンダー（４３）とは凹型リフレクター（８５）の頂部の孔を貫いて伸延される。ラッパ状のリフレクター（７１）は凹型リフレクター（８５）の焦点位置に配置され、印刷回路基板（３１）は凹型リフレクター（８５）よりも外側に配置される。
【発明の効果】
【００１８】
従来の問題を解決する自動車のリヤコンビネーションランプ用の後部取付け型発光ダイオードモジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、自動車の外装ライティング例の略示図である。
【図２】図２は、単一のＬＥＤ及び非小面付きリフレクターを有するリヤコンビネーションランプ内の光路の断面略図である。
【図３】図３は、多数のＬＥＤ及び非小面付きリフレクターを有するリヤコンビネーションランプ内の光路の断面略図である。
【図４】図４は、単一のＬＥＤ及び小面付きリフレクターを有するリヤコンビネーションランプ内の光路の断面略図である。
【図５】図５は、リヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュールの機械的配置例の組み立て状態での概略図である。
【図６】図６は、図５のＬＥＤモジュールの概略展開図である。
【図７】図７は、図５及び図６のＬＥＤモジュールの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここに開示するＬＥＤモジュールは自動車の外装ライティングで使用可能なものであり、従来の白熱球で使用している様式と同じ様式で、後方からライトセットのソケットに組み込める。ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤチップからの光を受け、受けた光を視認者に向けて反射させるリフレクターに光を配分するのに適した光要素を含み得る。この点は以下に詳しく説明する。
ＬＥＤを光源とする既知の代表的なリヤコンビネーションランプにおいて、光をデバイスから確実に正しい方向で放出させるための色々な方法がある。例えば、ＪＯＵＬＥの商標名で市販入手できる第１世代ＪＯＵＬＥシステムではＬＥＤを特定の角度で取り付ける。この第１世代のシステムは組み立てプロセスが大変複雑で、しかもＬＥＤと制御回路基板とを連結するのが難しい。第２世代ＪＯＵＬＥシステムではそうしたＬＥＤの取付けスキームに代わる光ガイドが使用され、小型のリフレクターが、ＬＥＤの放射ポイントをリヤコンビネーションランプのリフレクターの焦点上に表像させる。光ガイドは、円滑な側面を有する、代表的にはガラスまたはプラスチック製の透明チューブであり、前記各側面が光ガイドに沿って伝播するビームをこれらの側面位置で且つ側面から離れる方向に確実に全反射させる。光ガイドは、第１世代ＪＯＵＬＥシステムよりは改善されているとは言え、依然、システム上の余剰コンポーネントであって、システムコストを増大させ、損失を来たし、光の何分の一かを光ガイドの入口及び出口の各インターフェース位置で失わせるので、光パイプや関連する光学構造部によって生じる損失分を補うべくＬＥＤを追加する必要がある。側面発光型ＬＥＤを使用するシステムも試されたが、やはり組み立てが困難であったり光学的効率が低いものであった。
【００２１】
一般に、これまでの全てのリヤコンビネーションランプには、組み立てが難しい、光学的効率が低い、または最新のリヤコンビネーションランプハウジングとの相性が悪いといった欠点がある。
本発明はそうした欠点を解消し、以下のような利益の１つ以上を提供し得るものである。
先ず、ＬＥＤモジュールは完全に一体化され、かくしてコンポーネント数が少なくしかもモジュールの組み立てが容易である。更には、ＬＥＤとエレクトロニクスとが同じ回路基盤上にあるので相互連結部分を追加する必要がない。
第２に、ＬＥＤモジュールは上位互換性を有し、最新のリヤコンビネーションランプハウジングのそれに合う、または容易に適合させ得る光学的及び機械的特性を持っている。
第３には、ＬＥＤモジュールの損失が少ないのでＬＥＤモジュールがより明るくなり及び又はＬＥＤモジュールの動作上必要な電力量が減少される。光パイプまたは追加の光学的構造は無用である。
【００２２】
以下に、本発明を要約し、次いでリヤコンビネーションランプにおける光路、リヤコンビネーションランプの機械的様相を詳しく説明する。
リヤコンビネーションランプ用の後方装着型のＬＥＤモジュールが開示される。１枚の印刷回路基板上に１つ以上のＬＥＤが実装される。印刷回路基板は各ＬＥＤを電動させ且つ各ＬＥＤを小面付きのパラボラ型リフレクターの外側に機械的に保持する。ＬＥＤから放射される光は入れ子状態とした２本のシリンダーの、隣り合う反射小面間に形成される光伝播部に入る。各シリンダーは、ＬＥＤからリフレクターの頂部位置の孔を長手方向に貫いてリフレクターを出、リフレクターの焦点にまで伸延される。ある実施例では光伝播部は、この光伝播部を出る光の強度を略一様化させ得るビーム均質化部分として作用し得る。光伝播部からの光は、この光の大半をパラボラ型リフレクター上を横方向に配向する外拡型リフレクターに当たる。パラボラ型リフレクターは光をコリメートし、このコリメート光を、透明カバーを長手方向に貫かせてランプ外に配向する。パラボラ型リフレクターは、放射されるビームが所望の２次元角で分散されるよう、反射される光部分の角度を変える小面を有し得る。
【００２３】
以下に、リヤコンビネーションランプの光路、光学的コンポーネントの機械的動作を説明する。
図２にはリヤコンビネーションランプ１０の光路の断面が略示される。この光路は“半放物面”と考えて良い。ＬＥＤからの全ての光を収集し且つ反射させるために半分以上の放物面が必要な場合もあり得るが、その場合は全３６０°に対する完全放物面を使用できる。そうした完全放物面の一例は図７に示され且つ以下に議論されるが、完全放物面での反射光も同じ挙動を示すと考えられるので、半放物面の動作の概略を説明すれば十分である。
【００２４】
ＬＥＤモジュール１１Ａが、拡散ビーム１２をリヤコンビネーションランプ１０の側面に向けて横方向に放射する。拡散ビーム１２は、ここでは入射光軸１７として示す特定方向に沿った部分に明るさのピークを持ち、角度の関数としてのビームの明るさの減衰速度を表わすところの、特定の角配分または角方向幅によって特徴付けられる。例えば、拡散ビームはその強度または明るさに対する特有の半値幅（ＦＷＨＭ）、または1/e＾2強度幅半値、または任意のその他の好適な角方向幅を有し得る。拡散ビームの特有の角方向幅はｘ及びｙの各軸方向に沿って同じまたは異なり得、光軸はｚ軸方向であると考えられる。拡散ビームは入射光軸１７に沿って伝播するに従い、おおよそＬＥＤモジュール１１Ａからの距離に比例して大きくなる。
図２に略示する光路の場合、ＬＥＤモジュール１１Ａ内のＬＥＤは、図２に略示するシステムに関してその１つのみが示されるが、実際はそれ以上のＬＥＤを設け得る。この構成は、図２に略示するシステムの説明後に説明される。
拡散ビーム１２は凹型リフレクター１３Ａに当たり、この凹型リフレクターが拡散ビームの光軸を揃えてコリメートビーム１４とした上で、このコリメートビームをリヤコンビネーションランプ１０の前方に向けて長手方向に反射させる。
【００２５】
凹型リフレクター１３Ａは頂部を含む放物状断面を持つパラボラ型状を有し得る。パラボラ型のリフレクターが、放物面の焦点位置に配置した光源からの、事実上収差のないコリメートビームを形成することが知られている。光源が焦点位置から長手方向に位置ずれを生じると焦点が外れ、または平行光軸からのブレ、または同等には、平行から離れる方向での光束のブレが生じ得、光源が焦点位置から横方向に位置ずれを生じると、反射されるコリメートビームの照準エラーが生じ得る。換言すると、光源が横方向に位置ずれした場合は反射ビームは尚、コリメートビームではあるが、そうした位置ずれを生じない場合に対する角変化を生じ得る。一般に、ラジアンでのそうした角変化量は、光源の横方向の移動量をパラボラ型リフレクターの焦点距離で除算した値に等しい。焦点位置からの横方向の位置ずれ量が十分大きい場合は、反射ビームには、コマ（彗星型収差）のような単色波面収差も生じ得る。
【００２６】
図２に示すように、光軸はリフレクター位置で曲がるので、コリメートビームの反射光軸１８も、リヤコンビネーションランプ１０の前方に向けて主に長手方向に配向され得る。ある実施例では入射及び反射の各光軸１７、１８はリフレクター位置で９０°曲折され得、他の実施例では９０°よりも多少多めにまたは多少少なめに曲折され得るが、それら全ての場合について、ここでは拡散ビーム１２が“主に”横方向に配向され、コリメートビーム１４が“主に”長手方向に配向されると称され得る。
【００２７】
コリメートビーム１４は文献上では一般に“平行光束”と称される。上述した各用語には互換性があり、本件出願において使用されるように同義のものであり得る。
コリメートビーム１４は、“透明カバー”または“レンズカバー”１５を通過した後、平行を維持したビーム１６のまま自動車の後部位置のリヤコンビネーションランプ１０を出て視認者に向かう。レンズカバー１５は、透過光から１つ以上の波長または波長帯をフィルタリングする如き光学的分光効果を有し得るが、代表的には、ディフューザーがそうするようにはビームを散乱させない。
ＬＥＤモジュール１１Ａ、凹型リフレクター１３Ａ、レンズカバー１５は全て、ハウジング２０によって機械的に保持され得る。そうしたハウジング２０は安価に製造され得るのが望ましく、また、リフレクター１３の表面輪郭を含むように成型または打ち抜き加工され得る。
以下に、リヤコンビネーションランプ１０の機械的様相を光路に沿って更に詳しく説明する。
【００２８】
図２に略示するリヤコンビネーションランプ１０は、リヤコンビネーションランプの法規制に適合させるために多少改変する必要がある。リヤコンビネーションランプの法規制は元々白熱ランプに対するものなので、ＬＥＤベースの新しいランプをそうした法規制に合わせるべく白熱灯スタイルのフィクスチャのそれに“似た”出力部を持つように設計され得る。
例えば、リヤコンビネーションランプの発光出力を、単独のＬＥＤにおいて可能なまたは好都合なそれよりもずっと高くする必要があり得る。そうしたマルチ型のＬＥＤは図３に略示される。
図２のリヤコンビネーションランプ１０と比較した場合に異なる唯一のコンポーネントは、３つのＬＥＤを含むマルチ型ＬＥＤモジュール１１Ｂである。この略図では全てのＬＥＤは代表的な製造、組み立て、及び又は整合上の許容誤差範囲内に於いて、ほぼ同じ方向に発光する。他の実施例では１つ以上のＬＥＤが異なる方向に向けられる。
【００２９】
マルチ型ＬＥＤモジュール１１Ｂの各ＬＥＤ光源からの光ビームは、３組の点線で表わされるようにリヤコンビネーションランプ１０の全体を辿る。空間的に分離させた多数の光源を持つこうしたシステムの場合、ビーム１６内の幾つかの光が反射光軸１８から離れる方向での角偏倚、即ちブレが小さくなる効果がある。この角偏倚量は代表的には僅か数度のオーダーといった小さなものなので、出力ビーム１６は尚、コリメートビームと見なし得る。
各ＬＥＤは光学的観点からは可能な限り接近させた方が望ましいが、熱的観点上は各ＬＥＤの発する熱を有効に消散させ得るよう、できるだけ離した方が望ましい。実際上は各ＬＥＤは数ミリまで、またはそれ以上の距離において印刷回路基板上で離間され得る。以下に、リヤコンビネーションランプ１０の熱的様相を光路に沿って更に詳しく説明する。
【００３０】
図３に略示するリヤコンビネーションランプ１０は充分な光出力を有し得るが、出力ビーム１６の光は好適には角分配されない恐れがある。換言すると、出力ビーム１６は方向性が強すぎて、視認者の視軸がこの比較的狭い出力ビーム１６の外側にあるとランプは充分に明るく見えなくなる恐れがある。
この点は、白熱球の出力に対するランプ出力の角条件やその展開範囲を調べればよく分かる。旧式のリフレクターフィクスチャからの放出光には重畳する２つの光部分、即ち、（１）電球を出て透明カバーを貫いて直接外に出る光部分と、（２）電球を出てパラボラ型リフレクターで反射してから外に出る光部分と、が含まれる。光部分（１）は拡散され、光部分（２）は全体的にコリメート化される。自動車から離れた空間で組み合わさるこれら２つの光部分は、視認者の視軸が光部分（２）からのコリメートビームの範囲内にあるときは輝度に関する角依存性が大きいが、この角依存性は、光部分（１）の角依存性が比較的小さいことにより低減される。法規定によれば、光出力の代表的なカットオフ角は垂直方向に約±１０°及び水平方向に約±２０°において展開され、ランプからの光は視認者の視軸がこのカットオフ角の“範囲”では充分に見えるが、このカットオフ角よりも外側では必ずしも見えなくとも良い。
【００３１】
その結果、図３に略示するリヤコンビネーションランプ１０からの出力ビーム１６は、その出力角が最大でも僅か±数度であり得ることから、垂直方向に約±１０°及び水平方向に約±２０°の角条件に合致させるには狭すぎることになる。図４には、コリメート性を著しく犠牲にすることなく、ビームの出力角を広げるために開発された既知の要素が示され、ここでは“小面付き”リフレクターと称される。
【００３２】
図４において、図２に略示されるリヤコンビネーションランプ１０と比較した場合の唯一の相違点は、簡単なパラボラ型リフレクター１３Ａが小面付きのパラボラ型リフレクター１３Ｂに変えられている点である。一般に、小面付きリフレクターは業界に既知のものであって、１９７２年あるいはそれ以前にも溯る特許文献に開示されている。そうした既知の小面付きリフレクターの内の３つを以下に要約するが、これら以外の好適な小面付きリフレクターデザインを使用しても良い。図４の小面付きリフレクターの場合、各小面１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅが、ランプからの全出力が各小面の角範囲と全体に同じである状態下において光を全体に同じ所定角範囲において配向する。別の実施例では、各小面は、ランプからの全出力が全ての小面からの角度寄与を含む状態下において光を個別の所定角範囲において配向する。
【００３３】
“Ｆａｃｅｔｅｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ”と題する１９７２年１０月２４日付で発行された、ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする米国特許第３，７００，８８３号には、比較的初期にデザインされた小面付きリフレクターの１つが開示される。この米国特許では、リフレクター作製に際しての、光源の歪曲のない鏡像を生成するための小面の数、サイズ、湾曲及び位置を含む処方が記載され、この処方による累積効果に基づき、限界範囲内での所望の照明配分が生成される。１９７２年当時は完全な放物柱面を製造するのは困難であったことから、この米国特許では円形の柱面で代用できるようにするため数学的近似法が含まれる。
【００３４】
ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする“Ｆａｃｅｔｅｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｈｅａｄｌａｍｐｓ”と題する、１９８７年１１月３日付で発行された同第４，７０４，６６１号には、小面付きリフレクターの別の設計例が示される。底辺が軸と直交する柱面を使用する前記初期の特許発明のものとは対照的に、この特許発明では底辺が軸と直交する放物柱面及び単純回転させた放物面とが使用される。
ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする“Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  ｈｅａｄｌａｍｐ”と題する、１９９５年４月１１日付で発行された同第５，４０６，４６４号には、既知の小面付きリフレクターの第３設計例が示される。この米国特許には、いくつかの反射領域を有するリフレクターが開示され、各反射領域がいくつかのセグメントを含み、各セグメントは、基準湾曲面（双曲放物面、楕円放物面、または回転放物面）を有し、局部的に焦点距離の異なる回転放物参照面上に展開される。
【００３５】
図４のリヤコンビネーションランプ１０でそのように使用されるように、小面付きリフレクター１３ＢはＬＥＤモジュール１１Ａから発散されるビーム１２を受け、受けたビームをコリメートし、ビームの各部分の発散角を広げ、発散角を広げたコリメートビーム１４を、ランプ１０を出る光が通る透明カバー１５に配向する。
図２〜図４に光学上略示するＬＥＤモジュール１１Ａ及び１１Ｂは、小面付きリフレクター１３Ｂの焦点位置で１つ以上のＬＥＤを機械的に保持する。様々な理由から、ＬＥＤをリフレクターの外側に位置付け、リフレクターの孔を通してＬＥＤからの光をリフレクターの焦点に向けて放出（ポーティング）させることが望ましい。既知のある設計のものでは光ガイドを使用してそうした光のポーティングを行っている。
【００３６】
先の同第６，９９１，３５５号に記載されるように、光ガイドは光の損失減となり得るものである。例えば、代表的なＬＥＤは、ビーム角度が１２０°前後となる“ランベルト”形式の放射パターンを有するが、プラスチックまたはガラス製の光ガイドの代表的な受光角は１２０°未満なので、光ガイドの受光角よりも大きい角度で放出される光は無駄になってしまう。加えて、長手方向及び横方向の各面位置での散乱によって更なる損失が生じ得る。光ガイドを排除し、他方、パラボラ型リフレクターの壁を通してパラボラ型リフレクターの焦点にＬＥＤ光をポーティングする機能を維持することが多くの場合においておそらく望ましい。
【００３７】
本発明においてＬＥＤからの光は、入れ子状態とした２本のシリンダー状及びその他の好適な形状の、所謂“光ガイド部分”または“光伝播部分”内で自由空間伝播することにより、リフレクターの焦点にポーティングされる。各シリンダーの、相対する凸型及び凹型の各側面は高反射性を持つようにコーティングされる。光ガイド部分の長手方向の一端から光ガイド部分の一端に入った光は凸型及び凹型の各側面間で多重反射した後、光ガイド部分の長手方向他端から出る。
光ガイド部分内の光路は特定の光線の初期位置及び角度に対する感度が比較的高い。換言すると、特定光線の場合は、その位置や角度が僅かに変化しただけでも、放出位置や角度が大きく変化され得る。例えば、横成分の大きい光線における光ガイド部分内での反射回数は、縦成分の大きい光線と比較してずっと多くなる。
【００３８】
こうした影響から、光ガイド部分は見た目の出力輝度をほぼ一様化させる均質化（ホモジナイジング）効果を有すると言える。ある実施例ではこの効果をもつものはビームホモジナイザーと称され得る。光ガイド部分の出口面は光ガイド部分の長手方向端部から遠い位置にあるリングであってほぼ一様の強度を有する。つまり、出口面の場所に関わらずその測定強度がほぼ同じであり得る。出口面から放射される光はこの出口面そのものから拡散されるので、大抵の用途ではそうしたビームホモジナイザーの出口面を凹型リフレクターの焦点位置に位置付けることが望ましい。
本発明では、光ガイド部分の出口面は外拡型のリフレクターとほぼ一致され、両部分は凹型リフレクターの焦点位置にあるものと考え得る。
【００３９】
ランプの機械的パッケージを議論する前に、図４のリヤコンビネーションランプ１０の光路について要約する。ＬＥＤモジュールは小面付きのパラボラ型リフレクター１３Ｂの後部を貫いて挿通される。ＬＥＤモジュールは光ガイド部分内に発光する１つ以上のＬＥＤ光源を有し、光ガイド部分は入れ子状態とした２本のシリンダーまたはその他の好適な形状物間の容積部分として形成される。光が各シリンダーの長手方向に沿って伝播されるに従いビームが均質化される。光ガイド部分の遠位端からの光出力は輝度がほぼ一様であり、外拡型リフレクターによって反射され、ＬＥＤモジュールから離れる方向でパラボラ型リフレクターに向けて伝播される。ＬＥＤモジュール１１Ｂからの拡散ビーム１２は、入射光軸１７が約４５°で、反射光軸１８が約４５°の角発散度においてリフレクターを離れる状態下に小面付きのパラボラ型リフレクター１３Ｂに当たる。入射光軸１７は主に水平方向及び横方向に配向され、反射光軸１８は主に長手方向に配向される。パラボラ型リフレクター１３Ｂはビームをコリメートし、このコリメートビームを反射させ、各小面がコリメートビーム１４を特定角度に配分する。反射されたコリメートビーム１４は透明カバー１５を通過し、視認者に向けて伝播する出力ビーム１６となる。
【００４０】
光路の要約に続き、以下に、リヤコンビネーションランプ１０の機械的パッケージについて説明する。機械的パッケージは光学的コンポーネントを然るべく保持し、電力をＬＥＤに送り、ＬＥＤの発生する熱を消散させる。
図５〜図７には、リヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュール１１Ｃの機械的は一例における組み立て状況、分解状況、略断面、が夫々示される。ＬＥＤモジュール１１Ｃは、従来の白熱球の場合のそれと同様の様式でランプ後方から長手方向に挿通される。パラボラ型リフレクター８５を含むハウジングは図５及び図６には示されない。
ＬＥＤモジュール１１Ｃは層構造を有し、近位層４１がパラボラ型リフレクター８５に最も近く、印刷回路基板３１が中間層を構成し、遠位層２１がパラボラ型リフレクター８５から最も遠い位置にある。これらの各層は特定機能を奏し且つ全体がＬＥＤモジュール１１Ｃの機械的安定性、耐久性、電気的及び熱的特性に寄与するものとなる。先ず、印刷回路基板３１を説明し、その後にその外側部分について説明する。
【００４１】
印刷回路基板３１は、ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃを駆動する電気回路を含み、印刷回路基板に一般的に適用される技術を使用する既知の様式下に形成され得る。ＬＥＤドライバ回路の設計形状は、例えば、“Ｄｒｉｖｅｒ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｏｒ  ＬＥＤ  ｖｅｈｉｃｌｅ  ｌａｍｐ”と題する、先に引用した同第７，０４２，１６５号におけるもののごときであるが、任意の好適なＬＥＤドライバ回路を使用できる。
ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは印刷回路基板３１の一方の面に、この印刷回路基板の平面と直交する全体に同じ方向において、それら全てが発光するように実装される。各図では各ＬＥＤは近位方向において上方に発光する。一般に、各ＬＥＤは代表的には完全に平行方向に発光するように試行しつつ取り付けるが、実際はＬＥＤの指向角は、コンポーネント、製造、組み立てに関わる各許容誤差に基づいて若干変動する。一般に、こうした若干のＬＥＤ指向エラーはランプの問題とはならない。
図では３つのＬＥＤを示すが、３つより多いあるいは少ないＬＥＤを使用できる。例えば、１、２、４、５、６、８、あるいはそれ以上の数のＬＥＤを使用できる。
ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは、内側シリンダー６１が印刷回路基板３１を通過し且つ遠位層２１によって固定され得るよう、印刷回路基板３１内の孔３３の円周方向に沿って配置される。ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃと孔３３間の間隔については特に条件は無いが、ある実施例ではこの空間が、代表的な製造、整列、組み立て上の許容誤差が許容されるよう、実用上可能な限り狭く維持され得る。ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃの配置方向についてもやはり特に条件は無いが、ある実施例ではＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃが孔３３の円周方向に沿って均等配分され得る。
【００４２】
印刷回路基板３１の形状、または“フットプリント”、即ち設置輪郭を任意に選択し得る。図５〜図７の設計例ではフットプリントは矩形である。ある実施例では、円形の印刷回路基板が、全体に円筒状の対称性を有する他のコンポーネント内に取り付ける上で好都合であり得る。あるいは印刷回路基板のフットプリントは四角形または矩形輪郭のものであり得る。矩形のフットプリントは、製造プロセス中の回路基板材の無駄を減らすべく、伝導性のものであり得る。一般に、印刷回路基板３１に対して任意の好適な形状を使用可能である。
印刷回路基板３１への出入の各電気的接続は１つ以上の電気的コネクタ３２を介して行なう。そうした各コネクタは、印刷回路基板に素早く係脱させるのに好都合であるようなものである。コネクタは、何れもここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする、“ＬＥＤ  ｂｕｌｂ”と題する同第７，１１０，６５６号及び“Ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ  ｂｕｌｂ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｔｅｎｓｉｏｎ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ”と題する同第７，０７５，２２４号に開示されるようなものであり、前者では相補形状を持つ、ＬＥＤベースのライティングモジュール用のソケット及び電気的コネクタ機械構造が開示され、後者では別の同構造が開示される。あるいは、任意の好適なコネクタを使用できる。
【００４３】
ある実施例では、コネクタ２２は印刷回路基板３１そのものに取り付けられ、他の用途では遠位層２１に取り付けられまたは遠位層２１と一体化され、数本の電気的ピンが印刷回路基板３１から遠位層２１に向けて、または遠位層を貫いて伸延される。
遠位層２１はパラボラ型リフレクター８５から離れる方向の最遠位置に位置付けられる。
遠位層２１は自動車の電気的システムにおける合致用コネクタに対して容易に脱着させ得る、電気的コネクタ２２を含む。コネクタ２２は印刷回路基板３１に関して出入りするように伸延する１本以上のピンを使用し得る。
遠位層２１は、内側シリンダー６１を固定するための筒状マウント２４を含む。ある実施例では筒状マウント２４は、内側シリンダー６１を所望の１つ以上の方向で取り付け得るようにキー止めされ、他の用途では任意の方向特性には束縛されない。
【００４４】
ある実施例では内側シリンダー６１は押し嵌めまたは摩擦嵌めによって筒状マウント２４に取付け、他の用途では内側シリンダー６１と筒状マウント２４とを相互に螺合する。更に他の用途では、接着剤を使用して内側シリンダー６１を筒状マウント２４に取り付ける。
遠位層２１は、ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃが発生する熱を消散させるヒートシンクとしても作用する。ヒートシンク機能構造部は、アルミニュームのような伝熱材から作製し得るが、任意のその他の好適な金属で作製しても良い。ある実施例では、ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃの位置が元々内側シリンダー６１に接近していることから、ヒートシンク機能構造部が筒状マウント２４内に目立たぬようにそれとなく組み込まれ得る。
【００４５】
遠位層２１は、コネクタの周囲及び又は遠位層の周囲に沿って配置した１つ以上のシール２３をも含み得る。ある実施例では、遠位層２１は近位層４１に対してシールされ、その場合、印刷回路基板３１は各要素間にあって且つそれら要素に対して保護される。遠位層２１の外側部分はそれ自体、プラスチック、金属、または任意のその他の好適な材料製のものであり得る。
遠位層２１の設置面積は、印刷回路基板３１と合致する矩形または任意のその他の好適な寸法形状であり得る。遠位層２１は、ある実施例ではその周囲部分に沿って、印刷回路基板３１が遠位層２１の“トレー”様の形状部分に座着または載置され得るよう、リップを含む。
近位層４１は、パラボラ型リフレクター８５の近くに位置付けられ、矩形のフットプリントを有し得、このフットプリントは印刷回路基板３１及び遠位層２１のフットプリントと合致し得る。ある実施例では、近位層４１は遠位層２１の周囲にシールされ得、それにより各要素から印刷回路基板３１を保護する。
近位層４１は、パラボラ型リフレクター８５に向けて近位方向に伸びる外側シリンダー４３を含む。ランプの組み立て中において、外側シリンダー４３はパラボラ型リフレクター８５の孔内に長手方向から挿通される。外側シリンダー４３は、自動車用ランプにおいて広く使用され、モジュールをパラボラ型リフレクターに固定できる直角状の機能構造部のような、１つ以上の位置付け用機能構造部４４Ａ及び４４Ｂを含み得る。
【００４６】
近位層４１は、組み立て時の参照面として使用する、外側シリンダー４３を包囲する円形リングであり得る位置付け用棚部４２をも含み得る。例えば、外側シリンダー４３を覆ってシール５１を配置し、次いでＬＥＤモジュール１１Ｃを、この位置付け用棚部４２とシール５１、そしてこのシール５１とパラボラ型リフレクター８５の相当する参照面またはパラボラ型リフレクター８５を含むハウジングにおける相当する参照面とが相互にしっかりと接触するまでパラボラ型リフレクター８５の後方から長手方向に挿入し得る。
ある実施例では、外側シリンダー４３は近位層４１とは個別に作製され、その後に装着され、他の実施例では近位層４１と一体化される。
【００４７】
遠位層２１、印刷回路基板３１、近位層４１を組み立てると、ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは内側シリンダー６１の外面６５と外側シリンダー４３の内面４５との間の容積内で長手方向に放射状に配置される。前記外面及び内面を何れも研削及び又は研磨して表面粗さを取ることにより散乱光量を低減させ得る。前記外面及び内面に、例えばクロムのような高反射性被膜をコーティングし得るが、任意の好適な高反射性コーティングを使用できる。ＬＥＤ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃからの光は反射性表面間の容積部分内で多重バウンスし、パラボラ型リフレクターの焦点位置でハウジング内の各シリンダーを出る。内外の各シリンダーの何れかまたは両方はネジ溝またはその他の締着用及び又は位置付け用装置をその非光学面上に含み得る。
【００４８】
内側シリンダー６１は、その遠位端位置（層構造とは反対側の端部）に、外拡型リフレクター７１を含む。外拡型リフレクター７１は、各シリンダーから長手方向に放射されるＬＥＤ光をこれら各シリンダーの半径方向外側に配向して、この外拡型リフレクター７１からの反射光を主に横方向に向かわせる反射面７５を有する。横方向への反射光はパラボラ型リフレクターに当たり、そこで平行化されてから長手方向に配向される。長手方向に平行な光線は透明カバーを通過してランプから放射される。
外拡型リフレクター７１の反射面７５の形状は、切頭円錐形、ラッパ形、逆傘形（所謂“オチョコ形”）、または任意の好適な湾曲形のものであり得る。ある実施例では、外拡型リフレクター７１は方位対称性を有し得、他の実施例では、夫々が形状及び方向を持つ複数のセグメントを含み得る。例えば、外拡型リフレクター７１は、湾曲した屋根に平らな屋根材を葺いたような様々な平坦セグメントを含み得る。
【００４９】
ある実施例では、外拡型リフレクター７１の半径方向延長部分は内側及び外側の各シリンダーの何れよりも長く、かくして、各シリンダーを離れる全ての光線は外拡型リフレクター７１に当たり、次いで横方向に配向されてパラボラ型リフレクターに向かう。これらの実施例では、内側シリンダー６１は遠位層２１、印刷回路基板３１、近位層４１を組み立ててから最後に取り付けられた上で、随意的には、そうした外拡型リフレクター７１は外側シリンダー４３の内側に嵌合しないので、シールされる。別の実施例では、外拡型リフレクター７１の半径方向延長部は内側シリンダーよりも大きいが外側シリンダーよりは小さいので、近位層を取り付ける前に内側シリンダーを遠位層に取り付け得る。
ここでは内側及び外側の各シリンダーは“シリンダー”と称するが、実際は完全な円筒状ではない。例えば、シリンダーの一方が、“シリンダー”の近位端から遠位端にかけてその断面直径が変化する切頭円錐形状を有し得る。そうした切頭円錐形状は、外拡型リフレクター７１の寸法を増減させ、また、パラボラ型リフレクターに当たる放射パターンを望ましく変化させるために使用し得る。別の実施例では、内側及び外側の各シリンダーは楕円状の断面を有し得、または１つ以上の直線状セグメントを有し得る。一般に、所謂“光ガイド部分”を形成する相対する反射面に対して、ＬＥＤからの光をパラボラ型リフレクターの焦点に向けてポーティングするための任意の好適な形状を使用可能である。
【００５０】
ある実施例では、内側及び外側の各シリンダーは同心を有し、従って、共通軸８７を共有し、他の実施例では内側及び外側の各シリンダーは相対的に傾斜される。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００５１】
２  前方ウィンカー
３  ヘッドランプ
４  フォグランプ
５  ヘッドランプクリーニングシステム
６  サイドマーカー
７  センターハイマウントストップランプ
８  ナンバープレートランプ
９、１０  リヤコンビネーションランプ
１１Ａ  ＬＥＤモジュール
１１Ｂ  マルチ型ＬＥＤモジュール
１１Ｃ  ＬＥＤモジュール
１２  拡散ビーム
１３Ａ  凹型リフレクター
１４  コリメートビーム
１５  レンズカバー
１７  入射光軸
１８  反射光軸
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅ  小面
２０  ハウジング
３１  印刷回路基板
２１  遠位層
３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ  ＬＥＤ
２４  筒状マウント
２３  シール
４１  近位層
４２  位置付け用棚部
４３  外側シリンダー
４４Ａ、４４Ｂ  位置付け用機能構造部
４５  内面
６５  外面
５１  シール
６１  内側シリンダー
７１  外拡型リフレクター
７５  反射面
８５  パラボラ型リフレクター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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